冷水魚循環水養殖中的低溫氨氮處理技術研究

中圖分類號：S959 文獻標志碼：B 文章編號：2095-3305（2025）05-0064-03

低溫氨氮處理技術主要通過特定的生物降解工藝和溫控系統，高效去除低溫環境下氨氮等有害物質。近年來，隨著養殖技術的進步和市場需求的增長，我國冷水魚養殖產業呈現規?；⒓s化發展趨勢，其中工廠化循環水養殖憑借用水少、污染小、產量高等優勢，逐漸成為行業發展的主要方向。因此，研發適用于當地實際情況的氨氮處理技術，對促進冷水魚循環水養殖的健康發展具有重要意義。

1冷水魚循環水養殖中低溫氨氮處理技術的應用優勢

2冷水魚循環水養殖中低溫氨氮處理技術面臨的挑戰

1.1精準調控水質，促進冷水魚健康成長 2.1溫控系統的穩定性與成本平衡

工廠化循環水養殖系統中的水質調控是一個復雜的動態平衡過程，其中氨氮的積累與轉化尤為關鍵。低溫氨氮處理技術通過生物一物理一化學協同作用，實現了對養殖水體的多維度調控。生物學層面，采用適合低溫環境的K3生物填料，確保系統的氨氮轉化效率；物理層面，合理設計沉淀池一生物濾池一養殖池的布局，優化水流組織；化學層面，定期監測pH值和溶解氧，及時調節水質參數[]。

1.2微生物群落優化，提高水質凈化能力

特殊馴化的耐低溫硝化菌群能夠在低溫環境下保持較高的氨氮轉化效率。這些微生物群落經過長期馴化，已形成穩定的生態系統，具有較強的環境適應能力。生物處理系統采用改良型生物填料，通過優化填料結構和表面特性，顯著提高了微生物的附著能力，加快了生物膜的形成速度。在系統運行過程中，微生物群落能夠快速適應溫度變化，在水溫波動時仍能維持穩定的處理效果。

1.3節能減排，降低養殖成本

低溫氨氮處理技術充分利用了西北地區豐富的地下水資源和獨特的氣候特點，通過自然降溫和保溫措施，有效降低了能源消耗。在處理工藝上，采用重力流和自然通風設計，降低了水泵和增氧設備的使用頻率。生物處理單元應用耐低溫菌種，無須額外加熱保溫，大幅降低了運行成本。系統設計中融入了多級水體循環利用理念，通過養殖水體的合理配比和流速調控，實現了水資源的高效利用。夏季利用地下水自然冷源降溫，冬季則充分發揮溫室大棚的保溫作用，形成了全年穩定的低耗能運行模式。水體凈化過程主要依靠生物降解，減少了化學藥劑的使用。

西北地區氣候特點顯著，晝夜溫差大，季節變化明顯，給水溫的穩定控制帶來了較大的困難。夏季，養殖大棚溫度易受日照影響快速升高，單純依靠深井水調節的降溫方式往往難以應對突發性高溫天氣，而增加深井水注人量又會造成水資源浪費。冬季夜間，大棚保溫效果受外界寒流影響明顯，水體易出現局部溫度分層現象。此外，養殖大棚的通風與保溫之間存在矛盾，通風口的設置雖然有利于夏季散熱，但也加大了冬季保溫難度。在實際運行中，溫控設施的維護和更新也存在困難，遮陽網、通風設施等設備在惡劣天氣下易受損，增加了維護成本。

2.2氨氮處理效率與養殖密度的協調

工廠化循環水養殖模式下，高密度養殖給氨氮處理系統帶來了巨大壓力。養殖單元中的生化反應過程極其復雜，包括餌料分解、魚類代謝、微生物降解等環節，這些過程會相互影響，形成復雜的反饋機制。當養殖密度達到臨界值時，水體中的氨氮積累速率會呈現明顯的非線性增長特征，這主要是微生物處理系統的降解能力達到飽和所致。餌料的投喂量與魚類密度呈正相關，增加的殘餌分解會產生額外的氨氮負荷。養殖密度增加容易導致魚類代謝廢物快速積累，尤其是在投喂高蛋白飼料的情況下，氨氮產生量會呈指數級增長。高密度養殖條件下，水體中懸浮物含量增加，容易造成生物濾料的堵塞，影響系統的水力特性。此外，水體中溶解性有機物的累積會影響生物膜的更新速率，導致處理效率下降。

2.3設備投資與維護成本的控制

低溫氨氮處理系統的設備投資與維護成本構成了工廠化養殖中的重要經濟壓力。初期建設階段，生物濾池、溫控設備、監測系統等核心設施的投資占比較大。高效生物濾料的選用成本較高，優質懸浮填料的市場價格可達普通填料的3＼～4倍。同時，為確保系統穩定運行，需配備完善的自動化控制設備，包括在線監測儀器、變頻水泵、自動投餌系統等，這些設備的采購和安裝費用構成了較大的資金支出。在日常運營過程中，能源消耗是主要的維護成本之一，尤其是在寒冷地區，維持水溫穩定所需的加熱設備運行費用顯著增加。此外，生物濾池需要定期進行反沖洗和填料更換，且專業維護人員的人工成本也不容忽視。

2.4技術更新與人員培訓的同步

隨著低溫氨氮處理技術的不斷發展，新型設備和工藝的引入對養殖場技術人員提出了更高的要求。現代化循環水養殖系統集成了多學科技術，包括水處理工程、微生物學、自動化控制等領域的專業知識。操作人員需要準確掌握水質在線監測系統的使用方法，理解各項參數之間的關聯性，并能夠根據監測數據做出及時調整，尤其是在系統出現異常時，需要具備快速診斷和處理的能力。技術更新的速度往往快于人員培訓的進度，這種不同步性容易造成設備使用效率低下，甚至引發安全隱患，并且養殖場存在技術人員流動性大的問題，新人培養周期長，這給系統的持續穩定運行帶來了挑戰。

2.5 法規政策與環保要求的遵循

工廠化循環水養殖的環保要求日趨嚴格，對低溫氨氮處理系統提出了更高標準。當前，養殖尾水排放指標不斷收緊，總氮、總磷等污染物的限值逐步降低。在低溫條件下，生物處理系統對這些指標的達標存在較大難度，尤其是在處理高氨氮負荷時，出水水質波動明顯，容易超出排放標準。不同地區的環保政策存在差異，這要求養殖場必須根據當地要求調整處理工藝。環保監管的要求不僅限于出水水質，還包括能源消耗、噪聲控制等方面。為滿足這些要求，養殖場需要投入大量資源進行技術改造和工藝優化。隨著環保意識的增強和監管力度的加大，這種壓力還將持續加強。

3冷水魚循環水養殖中低溫氨氮處理技術的應用3.1溫控系統優化方案

虹作為典型的冷水性魚類，其最適生長溫度為12＼～18 C ，水溫過高會導致溶解氧降低和虹代謝異常，水溫過低則影響虹攝食和生長。在循環水養殖系統中，水溫調控直接關系到魚類生長速度、餌料轉化效率和疾病抵抗力[2]。溫控系統的設計需要充分考慮區域氣候特點、養殖規模和運行成本，通過物理降溫和保溫措施的合理配置，構建穩定可靠的溫度調控體系。溫控系統優化可采取以下具體措施：

一是科學布局養殖大棚，大棚頂高 4.5～5.0m ，開間跨度 8～10m ，適當加高有利于熱量對流；棚頂安裝可調節的通風口，每個開間設置2＼～3個，用于夏季散熱。二是合理規劃進排水系統，在養殖區設置獨立的深井水蓄水池，容積按生產用水量2倍設計，確保降溫用水充足。三是根據季節調整水體循環方式，夏季高溫時，深井水（水溫 12～15C） 與養殖水體混合降溫，循環水泵出水管安裝簡易噴淋裝置，增大水體與空氣的接觸面積，加快散熱；當氣溫超過 32°C 時，增加深井水注入量至總循環水量的1/4。四是在養殖大棚外部安裝活動遮陽網，采用 4m 寬遮陽網，覆蓋棚頂、東側墻、西側墻，可隨時調節遮陽面積；五是冬季通過調整排水口高度，增加水體厚度至 1.2～1.5m ，利用水體自身熱容量保溫，配合大棚保溫效果，維持適宜水溫。

3.2優化處理工藝，提高氨氮去除率

在冷水魚循環水養殖中，氨氮的積累主要源于魚類代謝排泄和剩余餌料的分解。低溫條件下，硝化細菌的活性降低，導致氨氮轉化效率下降。工藝設計應充分考慮低溫環境對微生物生長的影響，通過調整水力停留時間和曝氣強度，為硝化細菌創造適宜的生長環境。

處理工藝的具體優化措施如下：在進水端安裝格柵，網目尺寸 4～6mm ，攔截大顆粒殘餌和雜物。沉淀池采用二級沉淀結構，第一級為斜板沉淀，傾角 60^° ，間距 8cm ，有效提高固體物沉降效率；第二級為絮凝沉淀區，水力停留時間不少于 40min 生物濾池采用上向流布水方式，濾料層高 1.2～1.5m ，采用粒徑 25mm 的K3生物填料，裝填密度控制在 45%-50% 。為提高處理效率，生物濾池分為兩個并聯單元，可交替運行和反沖洗。在生物濾池頂部安裝曝氣裝置，應用穿孔管曝氣。養殖池內安裝2＼～3個增氧設備，沿水流方向均勻布置，確保水體充分混合。排水采用池底中心排水和表面溢流相結合的方式，中心排水管直徑 200mm 設置三通閥門，便于控制排水量[3]。系統運行中應保持24h 內循環2＼～3次的水力負荷，每天定時排放污泥，排放時間控制在 10～15min 生物濾池運行一周后需進行反沖洗，反沖洗強度 8～10L/（s?m²） ，時間 5～8min 。為防止反沖洗對系統的沖擊，可采用分區反沖洗方式，確保系統穩定運行。

3.3設備選型與成本優化

設備選型需要遵循實用可靠、便于維護、節能環?！钡脑瓌t，重點考慮設備的使用壽命、維修便利性和運行能耗。對于中小規模虹魚養殖場，設備選型應以滿足基本生產需求為前提，避免盲目追求高端設備。

具體設備選型建議如下：水泵選用國產立式離心泵，單臺功率 2.2～4.0kW ，揚程 8～12m ，配備防水電機，便于日常沖洗維護；每個養殖單元配備2臺水泵，一用一備，確保系統穩定運行。增氧設備推薦使用葉輪式增氧機，功率 1.5kW ，布設位置距水面 20～30cm ，可有效增加溶解氧并促進水體循環。生物濾池填料選用普通K3型懸浮填料，裝填密度不超過 50% ，預留反沖洗空間。水質監測設備配備便攜式溶解氧儀、pH試紙和氨氮測試盒，定時檢測記錄基礎水質指標。在管道系統設計上，采用DN 150-200mm 的PVC管材，管道連接應用法蘭或承插連接，便于拆裝維護；配備若干手動閘閥，用于調節水流和系統檢修。水泵進出水管路安裝橡膠接頭，減少振動傳遞。循環系統設置旁路，便于水體降溫和處理[4。排污系統采用DN 200mm 排污管，設置沉淀池容積不小于養殖水體的 5% ，配備污泥泵用于定期清理沉積物。供電系統安裝單獨配電箱，配置浮球水位控制器和過載保護裝置，確保用電安全。

3.4完善日常管理制度

管理制度的制定應遵循“預防為主、及時處理、持續改進”的原則，重點關注水質調控、設備維護和生產記錄3個關鍵環節。

每天定時檢查溶解氧、氨氮和pH值等基礎指標，觀察水體透明度和沉淀物狀況。巡查時應重點關注魚類的活動狀態和攝食情況，發現異常及時調整。根據季節變化適時調節增氧設備運行時間，夏季增加巡查頻次，及時調節深井水注入量和通風設施[5。制定水質應急預案，準備備用水泵和增氧機，遇到突發情況能夠迅速響應。同時，建立設備巡查制度，每班檢查水泵運轉情況，注意軸承溫度和異常噪聲。定期清理格柵和沉淀池，維持系統水流通暢。定期反沖洗生物濾池，觀察濾料狀態和微生物膜發育情況。定期清洗增氧設備的葉輪，檢查電機運轉。注意防凍保溫措施，冬季要對室外管路進行保護。設立專門的生產日志，詳細記錄日常水質數據、投餌量、魚類生長和藥物使用等信息。建立設備維修檔案，記錄故障原因和處理方法。此外，對養殖場區定期消毒，工具使用后及時清洗。建立隔離觀察制度，發現病害及時處理。

3.5 強化法規意識與環保責任

隨著我國對水產養殖環保要求的提高，循環水養殖場需要在保證生產效益的同時，積極履行環境保護責任。環保工作應貫穿于養殖生產的全過程，從源頭減污到末端治理，構建全方位的環境保護體系。

養殖場應遵循生態循環的理念，探索水產養殖與農業種植相結合的生態養殖模式。加強廢水處理設施的運行維護，確保系統穩定運行。做好沉淀池污泥的收集與處理，實現污染物減量化。注重養殖場區的環境整治，保持場區整潔。定期開展環保設施檢查，及時發現和解決問題。建立環保檔案，如實記錄污染物處理情況。采用多級生物處理工藝，提高出水水質。合理利用深井水資源，實現水資源的循環利用[。污泥經無害化處理后可用作農肥，實現資源化利用。注重節能降耗，選用節能型設備，減少能源消耗。此外，制定環境事故應急預案，定期組織演練，提高應急處置能力。通過環保制度的建設與執行，最終實現環境保護與經濟發展的雙贏。

4結束語

針對西北地區冷水魚循環水養殖中的低溫氨氮處理問題，提出了一套基于物理降溫和生物處理的技術方案。從溫控系統優化、設備選型、處理工藝改進到日常管理等方面，有望形成較為完整的技術體系。未來，隨著物聯網技術的發展，水質在線監測系統將更加完善，智能控制技術將在養殖生產中得到廣泛應用。通過搭建數字化管理平臺，養殖生產效率和環境監控能力將進一步提升，為冷水魚養殖產業的持續健康發展提供有力支撐。

參考文獻

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